Question

【題目】（加試題）三氧化二鎳（Ni2O3）是一種灰黑色無氣味有光澤的塊狀物，常用于制作重要的電子元件材料和蓄電池材料。某實驗室嘗試用工業(yè)廢棄的NiO催化劑（還含有Fe2O3、CaO、CuO、BaO等雜質(zhì)）為原料生產(chǎn)2NiOOHH2O沉淀，繼而制備Ni2O3。實驗工藝流程為：

已知：①有關氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH如表：

氫氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Ni(OH)2
開始沉淀的pH	1.5	6.5	7.2
沉淀完全的pH	3.6	9.7	9.2

②常溫下CaF2難溶于水，微溶于無機酸

（1）操作B中需調(diào)節(jié)pH范圍為____，使用Na2CO3調(diào)節(jié)pH過程中發(fā)生的反應有___。實驗人員發(fā)現(xiàn)溫度不同時，鎳的浸出率不同，浸出率與溫度的關系如圖所示。請解釋當溫度高于70℃時，浸出液中Ni2+含量降低的原因____。

（2）下列說法正確的是____

A.為提高酸浸效率，可充分攪拌或適當提高硫酸濃度

B.操作A中應持續(xù)通入過量H2S氣體使雜質(zhì)Cu2+徹底沉淀

C.浸出渣的主要成分為CaSO42H2O和BaSO4

D.為得到副產(chǎn)品膽礬，應蒸發(fā)濃縮至出現(xiàn)大量晶體，用玻璃纖維代替濾紙進行趁熱過濾

（3）電解過程中，Cl－在陽極被氧化為ClO－，但是反應前后溶液中Cl－濃度不變。寫出生成沉淀反應的離子方程式_____。

（4）操作C加入NaF后如何證明沉淀完全____。

（5）工業(yè)上也可通過將草酸鎳（NiC2O42H2O）在熱空氣中干燥脫水，再在高溫下煅燒三小時制得Ni2O3，同時獲得混合氣體。草酸鎳受熱分解的化學方程式為____。

Answer 1

【答案】3.6~7.2 CO32-+2H+═CO2↑+2H2O，2Fe3+ +3CO32- +3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑ 溫度升高，Ni2+的水解程度增大，浸出渣中Ni(OH)2含量增大，浸出率降低 AC ClO－＋2Ni2+＋4OH－=2NiOOH·H2O↓＋Cl－ 靜置取上層清液少許于試管中，再加入適量NaF溶液，若試管內(nèi)無沉淀產(chǎn)生說明已經(jīng)沉淀完全 2NiC2O4Ni2O3+3CO↑+CO2↑

【解析】

含鎳催化劑與硫酸反應后Ba2＋形成BaSO4沉淀，通入硫化氫氣體將Cu2＋沉淀，操作B除去Fe3＋，操作C除去Ca2＋，最后加氯化鈉電解硫酸鎳溶液得到2NiOOHH2O↓，最終得到Ni2O3，據(jù)此分析作答。

（1）亞鐵離子不易除去，為了使鐵元素被過氧化氫氧化到Fe3＋并徹底除去，需調(diào)節(jié)pH至高于沉淀前的pH且低于Ni(OH)2開始沉淀的pH，防止Ni元素的損失，即pH范圍為3.6~7.2；加入碳酸鈉調(diào)節(jié)過程中CO32－先與酸浸時過量H＋反應，再與Fe3＋發(fā)生雙水解生成Fe(OH)3沉淀，則離子方程式為：CO32-+2H+═CO2↑+2H2O，2Fe3+ +3CO32- +3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑；隨著溫度升高，鎳離子的水解程度增大，浸出渣中氫氧化鎳的含量增大，浸出率降低。故答案為：3.6~7.2；CO32-+2H+═CO2↑+2H2O，2Fe3+ +3CO32- +3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑；溫度升高，Ni2+的水解程度增大，浸出渣中Ni(OH)2含量增大，浸出率降低；

（2）A. 充分攪拌，適當提高酸濃度的方法可以促進金屬氧化物的反應，A項正確；

B.持續(xù)通入過量H2S，雖有助于Cu2＋沉淀完全，但是額外消耗后續(xù)操作中添加的H2O2，造成試劑浪費，因此應通適量H2S即可，B項錯誤；

C. 硫酸與氧化鎳、氧化鐵、氧化鈣、氧化銅、氧化鋇分別生成硫酸鹽產(chǎn)物，其中硫酸鋇和硫酸鈣難溶，因此浸出渣的主要成分為CaSO42H2O和BaSO4，C項正確；

D. 副產(chǎn)品膽礬含有結(jié)晶水，不可用蒸發(fā)結(jié)品方法分離提純，D項錯誤，

故答案為：AC；

（3）Ni2＋被ClO－氧化產(chǎn)生2NiOOHH2O↓，ClO－被還原為Cl－，根據(jù)得失電子相等和電荷守恒、質(zhì)量守恒配平得到ClO－＋2Ni2+＋4OH－=2NiOOH·H2O↓＋Cl－。

（4）證明所有Ca2＋均發(fā)生沉淀，可以靜置取上層清液少許于試管中，再加入適量NaF溶液，若試管內(nèi)無沉淀產(chǎn)生說明已經(jīng)沉淀完全；

（5）草酸鎳在熱空氣中干燥脫水后生成NiC2O4，再發(fā)生氧化還原反應，Ni由+2價升高到 +3價，則C由+3價降低到+2價，因生成混合氣體，則另一氣體為CO2，即生成Ni2O3、CO和CO2，再利用化合價升降相等，配平方程式為：2NiC2O4Ni2O3+3CO↑+CO2↑。